| 使用該技術拍攝的各種形式 DNA 損傷的原子力顯微鏡 (AFM) 圖像。可以在看起來像線的 DNA 鏈上確認亮點 (一種包含在抗生物素蛋白和蛋清中的蛋白質，會受到損傷)。通過觀察這一點，可以看到 DNA 損傷的位置。觀察結果顯示，除了通常的孤立鹼基損傷外，鹼基損傷集中區域的簇損傷、DNA末端鹼基損傷的類型損傷、多鹼基損傷等高度複雜性固化。可見簇狀損傷等各種 DNA損傷，損傷被成功 “分類”。
3月22日，美國國家量子與放射科學與技術研究所 (QST) 表示，它是世界上第一個建立直接觀察活細胞中 60億鹼基對 DNA 鏈上的單個損傷的技術。宣布可視化和單獨觀察 DNA 損傷的能力揭示了損傷是如何自然修復的，以及難以修復的損傷類型的結構，並歸因於 DNA 損傷修復錯誤。預計有助於闡明機制癌症和細胞老化和有效的癌症治療。
由來自 DNA 損傷化學研究組、量子生命科學研究所、量子生命科學研究所、量子科學技術研究開發機構的 Toshiaki Nakano、Ken Akamatsu、Naoya Kazono 等人和廣島大學 Hiroshi Ide 教授組成的聯合研究組，從 DNA 長鏈中取出受損部分，用原子力顯微鏡(AFM.Atomic Force Microscope) 直接觀察成功。細胞內 DNA 受到輻射等多種因素的損傷，損傷可能會或可能不會通過細胞的作用自然修復。據說未修復的損傷會導致細胞死亡和癌症。為了闡明衰老和癌症的機制並建立有效的治療方法，有必要對 DNA 損傷一一進行詳細觀察。然而原則上不可能用過去使用的熒光顯微鏡的微米級分辨率對其進行可視化。
因此課題組的目標是使用具有納米級分辨率的原子力顯微鏡進行觀察。首先，我們開發了一種方法，將長 DNA 切割成可觀察到的大小，並僅從大量 DNA 片段中收集含有損傷的 DNA。僅發現損壞部分並直接觀察。在實驗中，從輻照過的人體淋巴母細胞中提取DNA，並用一種特殊的酶切除對鹼基造成的損傷。然後切除的部分用特異性化學結合到鹼基缺乏位點的藥物進行標記。當將其切割成用原子力顯微鏡可觀察到的長度時，會產生損壞的 DNA 片段和未損壞的 DNA 片段，因此只有損壞的 DNA 片段會被與標籤結合的磁性粒子收集。
| 從細胞中的長 DNA 中僅收集受損 DNA 區域並觀察 AFM 的方法
由於可以看到單個損傷，因此可以將 DNA 損傷分為周圍區域沒有損傷的 “孤立鹼基損傷” 和多個損傷集中的 “簇損傷”。此外現在可以分析每次修復的速度。例如在暴露於重離子束的細胞中，80% 的損傷在 6 小時內得到修復。在 X 射線的情況下，大約一半在 1 小時內修復，大約 80% 在 6小時內修復。然而發現被稱為雙鏈斷裂的損傷很難修復。
預計了解難以修復的損傷形式和分析重離子束造成的損傷和修復難度的能力將有助於提高癌症放射治療的有效性。此外通過開發這項技術，將有可能闡明致癌機制和衰老原因。未來將根據 DNA 損傷的特點，明確哪種修復機制容易起作用或難起作用。
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